PMT

光电倍增管(PMT)是光子计数器件中的一个重要产品,它是一种具有极高灵敏度和超快时间响应的光探测器件。

可广泛应用于光子计数、极微弱光探测、化学发光、生物发光研究、极低能量射线探测、分光光度计、旋光仪、色度计、照度计、尘埃计、浊度计、光密度计、热释光量仪、辐射量热计、扫描电镜、生化分析仪等仪器设备中。

PMT (Program Map Table) 节目映射表

Meaning of PMT - "Program Map Table". A Program Specific Information table that supplies basic information about the services present in an Moving Pictures Experts Group 2 (MPEG-2) transport stream. The PMT lists all of the packet IDs (PID) for packets containing elements of a particular program such as audio, video, aux data, and Program Clock Reference (PCR). Packets in the same elementary stream all have the same PID and the decoder can select the elementary stream or streams it wants and reject the remainder. Also carried in the metadata is the information that some programs will be open and some may be subject to encryption

节目映射表:

数字电视与传统模拟电视节目选择的方式完全不同, 传统电视的每一个频道对应一个节目,只要调到相应的频率, 就可以看到节目。 而在数字电视信号中,一路码流对应多路节目,使用复用技术就可以做到了。一个物理的频道只能给出包含多路节目的一路传输流。要观看其中的某一路节目,还必须从该传输流中提取出该路节目的压缩包,然后再进行解码。 所以怎样从众多的传输流中,选中一路节目播放,就变得很复杂。在mpeg-2的传输流(Transport Stream)中,节目专用信息PSI(Program Specific Information),就是规定不同节目和节目中的不同成分如何复用成一个统一的码流。以PSI为基础可以提供一个码流的构成,从而帮助用户对节目进行选择。DVB中的服务信息SI(Service Information)则对此进行了进一步的扩展,加入了一些对用户有用的信息,标示节目的类型,服务商,节目的相互关系等。正确的了解mpeg-2的PSI以及DVB的SI的结构,及其在节目组织,选择中的应用,可以正确理解service information在DVB解码中的地位。对于我们做好对数字节目的复用,也能起到帮助作用。

MPEG-2 TS中的PSI

PSI信息主要包括以下的表:

PAT(Program Association Table):节目群丛表,该表的PID是固定的0x0000,它的主要作用是指出该传输流ID,以及该路传输流中所对应的几路节目流的 MAP 表和网络信息表的PID。

PMT(Program Map Table):节目映射表,该表的PID是由PAT提供给出的。通过该表可以得到一路节目中包含的信息,例如,该路节目由哪些流构成和这些流的类型(视频,音频,数据),指定节目中各流对应的PID,以及该节目的PCR所对应的PID。

NIT(Network Information Table):网络信息表,该表的PID是由PAT提供给出的。NIT的作用主要是对多路传输流的识别,NIT提供多路传输流,物理网络及网络传输的相关的一些信息,如用于调谐的频率信息以及编码方式。调制方式等参数方面的信息。

CAT(Conditional Access Table):条件访问表,PID - 0x0001。

除了上述的几种表外,mpeg-2还提供了私有字段,用于实现对MPEG-2的扩充。

PMT=photomultiplier tube 光电倍增管

光电倍增管的一般结构

光电倍增管是一种真空器件。它由光电发射阴极(光阴极)和聚焦电极、电子倍增极及电子收集极(阳极)等组成。典型的光电倍增管按入射光接收方式可分为端窗式和侧窗式两种类型。图1所示为端窗型光电倍增管的剖面结构图。其主要工作过程如下:

当光照射到光阴极时,光阴极向真空中激发出光电子。这些光电子按聚焦极电场进入倍增系统,并通过进一步的二次发射得到的倍增放大。然后把放大后的电子用阳极收集作为信号输出。

因为采用了二次发射倍增系统,所以光电倍增管在探测紫外、可见和近红外区的辐射能量的光电探测器中,具有极高的灵敏度和极低的噪声。另外,光电倍增管还具有响应快速、成本低、阴极面积大等优点。

光电倍增管的类型

1.1 按接收入射光方式分类

光电倍增管按其接收入射光的方式一般可分成端窗型(Head-on)和侧窗型(side-on)两大类。

侧窗型光电倍增管是从玻璃壳的侧面光窗接收入射光,而端窗型光电倍增管则从玻璃壳的顶部入射光窗接收射光。图2和图3分别是侧窗式光电倍增管和端窗式光电倍过管的外形图。

在通常情况下,侧窗型光电倍增管的单价比较便宜(一般数百元/只),在分光光度计、旋光仪和常规光度测定方面具有广泛的应用。大部分的侧窗型光电倍增管使用不透明光阴极(反射式光阴极)和环形聚焦型电子倍增极结构,这种结构能够使其在较低的工作电压下具有较高的灵敏度。

端窗型光电倍增管也称顶窗型光电倍增管。其价格一般在千元以上,它是在其入射窗的内表面上沉积了半透明的光阴极(透过式光阴极),这使其具有优于侧窗型的均匀性。端窗型光电倍增管的特点是拥有从几十平方毫米到几百平方厘米的光阴极,针对高能物理实验用的可以广角度捕获入射光的大尺寸半球形光窗的光电倍增管。

常见的R系列光电倍增管是日本HAMAMATSU公司生产的产品,其国际市场占有率超过70%,是产品种类最丰富认可率最高的生产厂家。

而CR系列光电倍增管则是HAMAMATSU公司在中国的合资企业北京滨松公司生产的产品,价格较进口品更便宜。

1.2 按电子倍增系统分类

普遍的光电倍增管分为以下6种倍增结构:

1 直线聚焦型 快速时间相应,时间分辨率,均匀性

2 环形聚焦型 小型紧凑,快速时间响应

3 盒栅型 高收集效率,均匀性好

4 百叶窗型 收集效率高

5 细网型 非常好的均匀性,可用于位置探测

6 微通道板型(MCP) 超高速时间相应和抗磁性能

光电倍增管之所以具有优异的灵敏度(高电流放大和高信噪比),主要得益于基于多个排列的二次电子发射系统的使用。它可使电子在低噪声条件下得到倍增。电子倍增系统,包括8~19极的叫做打拿极或倍增极的电极。

2.1 光谱响应

光电倍增管由阴极收入射光子的能量并将其转换为电子,其转换效率(阴极灵敏度)随入射光的波长而变。这种光阴极灵敏度与入射光波长之间的关系叫做光谱响应特性。

一般情况下,光谱响应特性的长波段取决于光阴极材料,短波段则取决于入射窗材料。

光电倍增管的阴极一般都采用具有低逸出功的碱金属材料所形成的光电发射面。

光电倍增管的窗材料通常由硼硅玻璃、透紫玻璃(UV玻璃)、合成石英玻璃和氟化镁(或镁氟化物)玻璃制成。硼硅玻璃窗材料可以透过近红外至300nm垢可见入射光,而其它3种玻璃材料则可用于对紫外区不可见光的探测。

2.2 光照灵敏度

由于测量光电倍增管的光谱响应特性需要精密的测试系统和很长的时间,因此,要为用户提供每一支光电倍增管的光谱响应特性曲线是不现实的,所以,一般是为用户提供阴极和阳极的光照灵敏度。

阴极光照灵敏度,是指使用钨灯产生的2856K色温光测试的每单位通量入射光产生的阴极光电子电流。阳极光照灵敏度是每单位阴极上的入射光能量产生的阳极输出电流(即经过二次发射极倍增的输出电流)。

2.3 收集效率

收集效率对光电倍增管的灵敏度起到很大的作用,收集效率好的光电倍增管探测效率更高。

2.4 电流放大(增益)

光阴极发射出来的光电子被电场加速后撞击到第一倍增极上将产生二次电子发射,以便产生多于光电子数目的电子流,这些二次发射的电子流又被加速撞击到下一个倍增极,以产生又一次的二次电子发射,连续地重复这一过程,直到最末倍增极的二次电子发射被阳极收集,这样就达到了电流放大的目的。这时光电倍增管阴极产生的很小的光电子电流即被放大成较大的阳极输出电流。

一般的光电倍增管有9~12个倍增极。

2.5 阳极暗电流

光电倍增管在完全黑暗的环境下仍有微小的电流输出。这个微小的电流叫做阳极暗电流。它是决定光电倍增管对微弱光信号的检出能力的重要因素之一。

暗电流的形成因素主要有3种:

1 热电子发射

2 漏电电流

3 工作电压过高时的场致发射

这些在使用中应得到注意,应保证环境温度的稳定,并且不会过高;隔绝强电磁场干扰;保持低湿度及管脚表面清洁。

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